2026秋北师郭玉英版九上物理10.6《能量转化与守恒》学科素养同步分层练习设计（培优版）

10.6《能量转化与守恒》学科素养同步分层练习设计（培优版）初中物理九年级上册（北师郭玉英新教材）一、选择题1．（2025九上·福田月考）我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断正确的是（）A．甲和丙都是“电能”，而且大小相等B．甲和丙都是“电能”，而且大小不等C．乙是“电能”D．丁是“化学能”2．（2026·枣阳模拟）小明用纸杯的杯底做成图甲所示的纸杯风车，放在用纸杯和铜丝做成的底座上，如图乙所示。点燃底座中的蜡烛后，纸杯风车逐渐转了起来。下列说法正确的是（）A．蜡烛点燃前内能为零B．点燃蜡烛后风车中空气含有的热量增加C．风车转动时的能量转化与热机做功冲程相似D．蜡烛燃烧产生的内能全部转化为风车的机械能3．（2025九上·湖南月考）如图所示是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰”挎照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释正确的是（）A．光电池板是将光能转化为内能的装置B．小风扇是风力发电机，工作时将风能转化为电能C．蓄电池在夜晚供电时，将电能转化为化学能D．照明灯工作时不能将电能全部转化为光能，能量的总量不守恒4．（2026·宜都模拟）跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（）A．酒精燃烧时，内能转化为化学能B．管口喷出的“白气”是水蒸气C．蒸汽被喷出时，内能转化为机械能D．蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能5．（2026·长沙模拟）如图所示，“南鲲号”是中国第一座、也是世界第一座漂浮式波浪能发电装置，其质量约为6×10A．“南鲲号”漂浮时受到的浮力约为6×B．“南鲲号”从长江驶入海洋的过程中，浮力变大C．“南鲲号”获取波浪能进行发电过程中电能转化为机械能D．“南鲲号”通过向水箱注水使自身沉入大海是通过改变自身重力来实现的6．（2023·聊城）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（）A．太阳能电池板将太阳能转化为电能B．给蓄电池充电将电能转化为化学能C．蓄电池放电将化学能转化为电能D．小风扇工作将化学能转化为机械能7．（2024九上·南海月考）配套千万千瓦级风、光电基地，河北丰宁抽水蓄能电站将低谷过剩电能转换为高峰电能，被誉为世界最大的“超级充电宝”。抽水蓄能电站在用电低谷时，用过剩电力抽水储存，在用电高峰时放水发电。如图所示，当风、光发电盘大用不完时，电站从下水库向上水库抽水蓄能（a）；当风、光发电量不足时，电站则向下水库放水发电（b）。下列说法中错误的是（）A．光伏发电是将光能转化为化学能B．风力发电是将风能转化为电能C．电机抽水是将电能转化为机械能D．放水发电是将水能转化为电能二、多选题8．（2023九上·青岛月考）2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功，下列说法正确的是（）A．火箭内燃料燃烧时，将化学能转化为内能B．火箭升空时，内能转化为机械能C．空间站的太阳能电池板将电能转化为太阳能D．返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能三、填空题9．（2025八上·泸县期中）新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”为了实现中国2030年前“碳达峰”，新疆的风力发电站可以将风能转化为，从而减少二氧化碳排放。风将石头从地面吹飞起来的过程中石头的重力势能。10．（2025九上·天水月考）美丽的湖畔，景色宜人，在湖岸的两侧架设了许多特殊的路灯——风光互补路灯。如图所示，它头顶的风力发电机能将风能转化为，其肩上的太阳能电池板能将转化为电能。11．（2024九上·昆山期末）如图，小华发现家中蒸蛋器在使用时会通过上方小孔喷出蒸汽，于是小心地将自制的风车放在小孔附近，成功的让风车转了起来，蒸汽推动风车时能量转化与汽油机冲程的能量转化相同；某单缸四冲程汽油机工作时，飞轮转速为3000r/min，则其1s内对外做功次；若缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离为0.05m，则功率是W。12．（2026九上·浏阳期末）在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，某探究小组的同学制作了如图所示的简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽，使小风扇转动。（1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→内能→；（2）蒸汽从管口喷出推动风扇转动的过程，与四冲程汽油机的冲程能量转化情况相似。（3）在测试过程中，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下解决方案中你认为可行的是（）A．增加酒精灯的高度，用其内焰加热B．检查罐身是否破损，并用密封胶加固中性笔管与易拉罐的接口，防止蒸汽泄漏13．（2025九上·麻章期末）【护国大将军】国际局势风云动荡，2024年9月25日祖国生日前夕，“东风快递使命必达”——东风31AG洲际导弹21分钟飞达12000km外，向世界展示了中国有能力捍卫国家安全，完成下题。（1）本次发射的火箭使用了新型固体燃料，其能量主要来自新型固体燃料储存的能，主要原因是新型固体燃料的较大，发射过程中该值（选填“变大”“变小”或“不变”）。（2）在整个试射过程中，火箭与大气间剧烈摩擦，通过的方式使得火箭表面温度急剧升高；火箭加速升空阶段，内能转化成能，在能量的转化过程中，能量的总量（选填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”）。四、实验探究题14．（2026九上·绿园期末）制作简易汽轮机模型（1）项目分析：制作前应考虑以下问题：①可以用作热源；②工作物质是：；（2）设计制作：向易拉罐内部注入半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐，用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。（3）测试实验：用热源加热，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→内能→。（4）实验改进：调整后再次测试，发现风扇转动得很慢。请写出一个你认为可行的解决方案。五、计算题15．（2026·武汉模拟）2025年9月，我国自主研制的兆瓦级商用浮空风电系统在新疆进行了试飞测试，标志着人类首次实现兆瓦级高空风能的工程化应用。风电系统在试飞测试开始时置于地面，通过三根系留缆绳（内有传输电缆）固定后往主气囊充入氦气，系统慢慢浮空离开地面，地面卷扬机控制系留缆绳缓慢释放，系统在竖直方向以0.8m/s的速度匀速上升。已知系统刚释放时三根系留缆绳竖直向下的总拉力为2×104 N，不考虑系留缆绳的重力与空气的阻力。已知近空气的密度ρ（1）该风电系统工作时将能转化为能。（2）如图是其到达高空稳定后的情景，表格中是其部分参数。长/m宽/m高/m总质量/t最大发电效率/%6040405052①刚开始释放系统时，经过10s系统克服重力做了多少焦耳的功？系统受到的浮力为多大？②系统最终悬停在1500m高空，系留缆绳拉力变为0，不计气囊体积的变化，求此处空气的密度。六、科普阅读题16．（2026九下·吴忠期中）阅读科普短文，回答问题。空气加湿器加湿器可以增加室内空气湿度，如图甲是某蒸发型加湿器。它是采用蒸发原理加湿的，其内部结构如图乙所示。加湿器上部有一个小型风扇，还有电源、时间、风速、湿度设定等按键。加湿器下部有三部分装置，分别是加湿滤网、滤网架（含浮筒）和水箱。加湿滤网安装在滤网架上，加湿滤网呈蜂窝状，放入水箱后，水会布满整个滤网。当感知水箱中的水量不足时，蒸发型加湿器风扇停止转动，起控制作用的是利用浮力原理设计的自动开关。如图丙所示，浮筒是一个轻质塑料件，质量是50g。当水量充足时浮筒接通触点开关，风扇通电转动，蒸发加快；当水量不足时，浮筒下降，触点开关断开，风扇断电停止转动。（1）蒸发型加湿器的加湿滤网是通过增加的方式加快水的蒸发的。（2）该蒸发型加湿器通电后主要把电能转化为。（3）当水量充足时浮筒接通触点开关，浮筒的浮沉状态是，此时浮筒受到的浮力大小是；当水量不足时，要给水箱加水，在加水的过程中水对箱底的压强将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

答案解析部分1．【答案】B【知识点】能量的转化或转移【解析】【解答】风力发电机将风能转化为电能，所以甲是电能；给蓄电池充电时，将电能转化为化学能，所以乙是化学能；蓄电池给路灯供电时，将化学能转化为电能，所以丙是电能；路灯工作时，将电能转化为光能，所以丁是光能；甲和丙虽然都是电能，但电能在转化为化学能的过程中和化学能再转化为电能的过程中，会有一部分能量转化为内能，所以甲和丙的大小不相等，故ACD错误，B正确。故选B。

【分析】风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，将电能转化为化学能，再由蓄电池将化学能转化为电能，为路灯供电，将电能转化为光能。2．【答案】C【知识点】热量的概念；温度、热量与内能的关系；热机；能量的转化或转移【解析】【解答】A、一切物体在任何温度下都具有内能，蜡烛点燃前内能不为零，故A错误；

B、热量是过程量，只能说吸收、放出热量，不能说物体含有热量，故B错误；

C、热空气推动风车转动，内能转化为机械能；热机做功冲程也是内能转化为机械能，二者能量转化形式相同，故C正确；

D、蜡烛燃烧产生的内能一部分散失到空气中，一部分被空气吸收推动风车，不会全部转化为风车的机械能，故D错误；

故答案为：C。

【分析】A、考查内能的概念，所有物体都有内能；

B、区分热量与内能，热量不能用“含有”描述；

C、分析能量转化，风车转动、热机做功冲程均为内能→机械能；

D、能量转化存在损耗，内能无法全部转化为机械能。3．【答案】B【知识点】能量的转化或转移；能量守恒定律【解析】【解答】A．根据能量转化的知识可知，光电池板是将光能转化为电能的装置，故A错误；

B．小风扇是风力发电机，发电时将风能转化为电能，故B正确；

C．蓄电池在夜晚供电时，将化学能转化为电能，再通过灯泡将电能转化为光能，故C错误；

D．照明灯工作时不能将电能全部转化为光能，但是此过程中能量的总量始终守恒，故D错误。

故选B。

【分析】ABC.根据景观照明灯的工作过程结合能量转化的知识判断；

D.自然界所有的能量转化都遵循能量守恒定律。4．【答案】C【知识点】液化及液化放热；做功改变物体内能；能量的转化或转移【解析】【解答】A．酒精燃烧前有化学能，燃烧后得到内能，则将酒精储存的化学能转化为内能，故A错误；B．“白气”是水蒸气从气态变成液态发生液化形成的小水滴，故B错误；C．蒸汽喷出时推动风车转动，将蒸汽的内能转化为风车的机械能，故C正确；D．任何能量转化过程中都存在能量损耗，因此蒸汽的内能不可以全部转化为风车的机械能，故D错误。故选C。

【分析】AC.根据能量转化的知识判断；

B.物质从气态变成液态发生液化；

D.任何能量转化构成都存在能量损耗。5．【答案】D【知识点】能量的转化或转移；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用【解析】【解答】A：漂浮时浮力等于重力，重力G=mg=6×103×103kg×10N/kg=6×107N，故错误；

B：从长江驶入海洋，始终漂浮，浮力等于重力，重力不变，浮力不变，故错误；6．【答案】D【知识点】能量的转化或转移【解析】【解答】A、太阳能电池板是将太阳能转化为电能，故A正确，不符合题意。

B、给蓄电池充电是将电能转换为化学能，储存在蓄电池里边，故B正确，不符合题意。

C、蓄电池放电实际上化学能转化为电能，故C正确，不符合题意。

D、小风扇工作是将电能转化为机械能。故D错误，符合题意。

答案为：D

【分析】小风扇是用电器，工作时将消耗电能，把电能转化为机械能。7．【答案】A【知识点】能量的转化或转移【解析】【解答】A．光伏发电时，获得电能，将光能转化为电能，故A错误，符合题意﹔B．风力发电时，获得电能，将风能转化为电能，故B正确，不符合题意；C．电机抽水，消耗电能，水位变高，得到机械能，将电能转化为机械能，故C正确，不符合题意；D．放水发电，获得电能，将水能转化为电能，故D正确，不符合题意。故选A。

【分析】根据能量转化时，消耗的能量和获得的能量，判断能量变化过程。8．【答案】A,B,D【知识点】能量的转化或转移【解析】【解答】A：火箭内燃料燃烧时，将化学能转化为内能，A正确；

B：火箭升空时，内能转化为机械能，B正确；

C：空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能，C错误；

D：返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能，D正确。

故选ABD。

【分析】燃料燃烧时是化学能转化为内能；火箭升空时，燃料燃烧，将内能转化为机械能；太阳能电池板将太阳能转化为电能的装置；返回舱进入大气层后与大气摩擦，摩擦力做功，将机械能转化为内能。9．【答案】电能；增大【知识点】势能的影响因素；能量的转化或转移【解析】【解答】（1）风力发电站可以将风能转化为电能，从而减少二氧化碳排放。（2）根据题意可知，风将石头从地面吹飞起来的过程中，石头的质量不变，高度增大，则重力势能增大。

【分析】（1）根据能量转化的知识解答；

（2）重力势能与质量和高度有关。10．【答案】电能；太阳能【知识点】能量的转化或转移【解析】【解答】风力发电机消耗风能，得到电能，将风能转化为电能。太阳能电池板将太阳能转化为电能，实现了风能和太阳能的双重利用，两种可再生能源的互补发电，提高了路灯的供电可靠性。故第1空填：电能；第2空填：太阳能。【分析】风能发电，风能转化为电能；太阳能发电，将太阳能转化为电能。11．【答案】做功；25；2.5×104【知识点】功率计算公式的应用；热机；热机的四个冲程；能量的转化或转移；功的计算及应用【解析】【解答】（1）蒸汽推动风车转动时，将内能转化成了机械能，与汽油机的做功冲程的能量转化相同。（2）四冲程汽油机飞轮转速3000r/min=300060=50r/s，所以1s内该汽油机对外做功（3）若缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离为0.05m，

则汽缸内燃气推动活塞一次所做的功W=Fs=2000N×0.5m=1000J；做功一次所用的时间t=1则汽油机的功率P=Wt=1000J125s=2.5×1012．【答案】（1）机械能（2）做功（3）B【知识点】热机；热机的四个冲程；能量的转化或转移【解析】【解答】（1）实验时，酒精灯点燃，有蒸汽从易拉罐喷出时，扇叶转动起来；酒精燃烧，将化学能转化为内能，蒸汽推动扇叶转动，内能转化为机械能，则化学能→内能→机械能。（2）蒸汽从管口喷出，推动风扇转动，内能转化为机械能，四冲程汽油机中，做功冲程将内能转化为机械能。（3）A．酒精灯的外焰温度最高，应用外焰加热，内焰温度低，加热的效率降低，水更难沸腾，蒸汽量会更少，喷射力更弱，故A不符合题意；B．若有蒸汽泄露，则喷出的蒸汽压力和流量不足，则风扇转动缓慢。可减少蒸汽泄漏，提高蒸汽喷射力，使风扇转得更快，故B符合题意。故选B。

【分析】（1）燃料燃烧，化学能转化为内能；内能对外做功，转化为机械能；

（2）四冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；

（3）酒精灯外焰温度高，加热效率高；减少能量损失，可以提高能量的利用率。（1）实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来；酒精燃烧将化学能转化为内能，蒸汽推动扇叶转动，将内能转化为机械能。因此汽轮机模型工作过程的能量转化为：化学能→内能→机械能。（2）蒸汽从管口喷出推动风扇转动的过程，是利用蒸汽对风扇做功，内能转化为机械能，而四冲程汽油机中，做功冲程能量转化为内能转化为机械能，故与四冲程汽油机的做功冲程能量转化情况相似。（3）A．酒精灯的外焰温度最高，加热时应使用外焰，用内焰加热会使加热效率降低，水更难沸腾，蒸汽量会更少，喷射力会更弱，故A不符合题意；B．如果罐身或接口处有蒸汽泄露，会导致喷出的蒸汽压力和流量不足，从而使风扇转动缓慢。检查并密封罐身和接口，可以减少蒸汽泄漏，提高蒸汽喷射力，从而让风扇转得更快，故B符合题意。故选B。13．【答案】（1）化学；热值；不变（2）做功；机械；保持不变【知识点】做功改变物体内能；燃料的热值；能量的转化或转移；能量守恒定律【解析】【解答】（1）本次发射的火箭使用了新型固体燃料，其能量主要来自新型固体燃料储存的化学能，燃料燃烧时，将化学能转化为内能；火箭飞行时需要大量的能量，因此所用的燃料需要具有较高的热值，即选用热值大的固体燃料；热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此在燃料质量不断减少的过程中，其热值不变；

（2）在整个试射过程中，火箭与大气间剧烈摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，通过做功的方式使得火箭表面温度急剧升高；火箭加速升空阶段，内能转化成机械能，由能量守恒定律可知，在能量的转化过程中，能量的总量保持不变。

【分析】（1）燃料燃烧时，将化学能转化为内能；单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，燃料的热值越高，在质量相同时，完全燃烧时放出的热量越大；热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关。

（2）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；在能量的转移和转化过程中，能的总量保持不变。（1）[1]本次发射的火箭使用了新型固体燃料，其能量主要来自新型固体燃料储存的化学能，将化学能转化为内能。[2]火箭飞行时需要大量的能量，当完全燃烧的燃料的量相同时，燃料的热值越大，燃料释放的热量越多，故火箭所用的燃料需要具有较高的热值。[3]热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，因此在燃料质量不断减少的过程中，新型固体燃料的热值不变。（2）[1]在整个试射过程中，火箭与大气间剧烈摩擦，火箭不断克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，内能增大，是通过做功的方式改变内能。[2]火箭加速升空阶段，火箭的质量不变，速度增大，高度升高，火箭的动能增大，重力势能增大，机械能是动能与势能的总和，则火箭的机械能增大，此过程中火箭将内能转化成机械能。[3]由能量守恒定律得，在能量的转化过程中，能量的总量保持不变。14．【答案】酒精灯；水；机械能；换用火焰更旺的热源【知识点】做功改变物体内能；热传递改变物体内能；热机；能量的转化或转移【解析】【解答】（1）此处需要持续稳定的热源，酒精灯是最佳选择。酒精灯能维持稳定的火焰温度，使易拉罐内的水持续受热升温，直至汽化为水蒸气，为整个实验装置提供动力来源。该实验的驱动原理是水的相变：水受热后转变为水蒸气，体积急剧膨胀并从笔管高速喷出，由此产生的反作用力推动扇叶旋转。因此，水是实验中的关键工作介质。

（3）燃料燃烧时将化学能转化为内能，内能通过热传递使水汽化，能量储存在水蒸气中，水蒸气喷射时将内能转化为扇叶转动的机械能

（4）提升扇叶转速的关键在于增强蒸汽喷射动力。建议采用燃烧强度更大的热源（如酒精喷灯替代普通酒精灯）。

【分析】简易汽轮机模型动力冲程的能量转换为内能转换为机械能，工作的原理酒精灯加热水蒸气，水蒸气体积膨胀，推动扇叶旋转。15．【答案】（1）机械；电（2）解：系统受到的重力G=mg=50×经过10s克服重力做功W=Gh=Gvt=5×系统受到的浮力F在刚开始释放系统时，系统受到的浮力F系统的体积V=悬停在1500m高空，系统受到的浮力F此处空气的密度ρ'空=F'浮V排g=5×10【知识点】能量的转化或转移；重力及其大小的计算；阿基米德原理；功的计算及应用【解析】【解答】（1）风电系统工作时，转动的机械能转化为电能。

【分析】1、能量转化：风力发电过程中，机械能（风能）转化为电能。

2、速度公式：v=st，用于计算物体运动的路程。

重力计算公式：G=mg，计算物体所受重力。

功的计算公式：W=Fs，克服重力做功可用W=Gh计算。

二力平衡：匀速直线运动、静止的物体受力平衡，合力为0，向上的力与向下的力大小相等。

阿基米德原理：气体、液体浮力均满足F浮=ρ流体gV（1）该风电系统工作时将风能（或机械能）转化为电能（2）系统受到的重力G=mg=50×经过10s克服重力做功W=Gh=Gvt=5×系统受到的浮力F在刚开始释放系统时，系统受到的浮力F系统的体积V=悬停在1500m高空，系统受到的浮力F此处空气的密度ρ16．【答案】（1）液体表面积（2）机械能（3）漂浮；0.5N；变大【知识点】影响蒸发快慢的因素；能量的转化或转移；液体压强计算公式的应用；物体的浮沉条件及其应用【解析】【解答】（1）我们知道，液体蒸发的速度和三个